Сосулин Ю. Г. - Теоретические основы радиолокации и радионавигации - Радио и связь (768834), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Для ее сохранения требуется, чтобы при отражении сигнала от объекта и при распространении радиоволн в среде сдвиг фаз был одинаковым для всех радиоимпульсов, при этом должно выполняться условие та ел)тгь где т, йл — интервал корреляции флуктуаций принимаемых радио- импульсов. Если в РЛС используется передатчик на магнетроне, то каждый зондирующий радионмпульс имеет «свою» начальную фазу, яе зависящую от начальных фаз других иьвпульоов, при этом иэ- 88 лучаемая пачка радиоим'пульсов некогерентна. Однако и при таком передатчике, вообще говоря, можно получить в приемном тракте когерентную пачку, если использовать когерентный гете- родин, фазируемый радиоимпульсами магнетрона. Когерентная пачка радиоимпульсов может относиться к классу детерминированных либо квазидетерминированных сигналов, при этом возможны модели когерентной пачки с полностью известными параметрами, со случайной начальной фазой, со случай~ными начальной фазой и амплитудой, а также со случайными временем запаздывания н смещения частоты.

С принци~овальной точки зрения синтез оптимальных обнару- жителей для указанных моделей когерентной пачки радноимпуль. сов ничем ~не отличается от рассмотренного синтеза обнаружителей детерминированного и квазидетерминированнопо сигналов. При этом структурные схемы оптимальных обнаружителей прежние Следует только иметь в ви~ду, что в корреляционных схемах (рис. 2.5,а, 2.8,а) в качестве опорных колебаний з(г), зу(1) и за(т) нужно использовать соответствующие пачки радноимпульсов. В фнльтровых вариантах схем (рис. 25,6, 2.8,б) входящий в них.

)К„Г)У)( ба ф 4+Да ~ (/т„ а) )кича! Рис 211. Амплитудно частотные характеристики СФ длн пачки (а) и одиночного (б) радиоимпульсов (ча га) бу лб л' лт а) б) Рис 2 12 Фильтровая (а) и фильтрацион. во-корреляционная (б) структурные схемы оптимальных обнаружителей когерентной пачки радиоимпульсов со случайной начальной фазой Рис 2 13 Структурная схема синхронного накопителя оптимальный фильтр СФ должен быть согласован с пачкой радиоимпульсов.

Согласно (49) амплитудно-частотная ха~рактернстика согласованного фильтра должна совпадать с амплитудно- частотным спектром когерентной пачки радионмпульсов. Для прямоугольной пачки радиоимпульсов с И=19, Т,=Зт. (т. — длительность импульса) амплитудно-частотная характеристика фильтра, согласованного с пачкой, показана на рис. 2.11,а. При практической реализации фильтра обычно учитывают только главный лепесток характеристики. Согласованный фильтр, как видим, имеет гребенчатую характеристику и может быть выполнен приближенно в виде выбора узкополосных фильтров с полосой на ) ровне 0,7 Л)е-1)1т'Тв.

Число этих фильтров пе — — 2!т,Р,=2Т (т,=2Я, т. е. при высокой скважности импульсов (',) требуется большое число узкополосных фильтров. Кроме того, необходима высокая добротность фильтров (пропорционально длительности пачки) н предъявляются жесткие требования к взаимной стабильности центральных частот фильтров. Согласованный фильтр для пачки когерентных радиоимпульсов можно представить в виде последе~нательного соединения согласованного фильтра для одиночного радноимпульса СФ, (его амплитудно-частотная характеристика показана на рис.

2.1!,б) и синхронного накопителя СН (рис. 2.12,а). Последний выполняется в виде линии задержки с отводами (рис. 2.13). Весовые коэффициенты б, пропорциональны амплитудам импульсов пачки. Если огибающая пачки прямоугольная, то весовые коэффициенты одинаковы и их вводить не нужно. На рис. 2.14 показаны времен- 60 адМ р Рис. 214 Временные диаграммы фильтровой обработки когерентной пачки радионмпульсов с синхронным накоплением на радиочастоте нйе диаграммы, поясняющие процесс фильтрации (з,йп — сигнал на выходе СФ,), синхронного накопления (зв(1) — сигнал на выходе СН) и детектирования (лл(1) — сигнал на выходе амплитудного детектора АД) когерентной пачки прямоугольных радиоимпульсов с одинаковыми амплитудами (без шумов) в схеме на рис.

2.12,а. Техническая реализация синхронного накопителя на радиочастоте довольно сложна из-за жестких требований к стабильности параметров линии задержки и точности расположения отводов. 61 Более приемлема схема о~бнаружителя с двумя квадратурными каналами (рис. 2.12,б), в которой синхропное накопление осуществляется на видеочастоте благодаря синхронному детектированию радиосигнала в квадратурных каналах с помощью фазовых детекторов (ФД). Прн этом потери информации не происходит. Частота в0 опорных колебаний совпадает с частотой заполнения радиоимпульсов на выходе СФ„а фаза ~, должна изменяться от одного периода следования импульсов к другому в соответствии с набегом фазы принимаемых импульсов за,время Т„ В схеме на рнс.

2.12,б осуществляется фильтровая и затем корреляционная (по начальной фазе) обработка сигнала. Возможно иное сочетание корреляционной и фильтровой обработчики. Для пояснения этого представим когерентную пачку з(1), состоящую из М радиоимпульсов длительности т„с периодом повторения Т, в виде произведения радиоимпульса з,(1) длительности Т=(У вЂ” 1)Т,+т и периодической последователыности видеоимпульсов з„г(1) (рис.

2.15,а — в). В результате корреляционный интеграл г т г э'(()з (1) гЫ = )' р(()з в (1) з (1) Ш = )' у н (() з (() й. о о о Отсюда видно, что оптимальная обработка своди~тся к умножению принимаемого процесса у(1) на последовательность видео- импульсов з„р(1), иначе говоря, к стробированию процесса у(1), после чего полученное колебание п„р(1) пропускается через фильтр с импульсной характеристикой й(1) =з,(Т вЂ” 1), т. е, согласованный с сигналом з,(1). Такую обработку называют корреляциовно-фильтровой (рис. 2.1'6).

Согласованный фильтр можно приближенно реализовать в вниде резонансного контура с полосой пропускания, обратно пропорциональной длительности пачки: А~-ЦТ. Импульсы у„р(1) растягиваются узкополосным контуром н когерентно суммируются (см. рис. 2.15,г,д), при этом шумы в промежутках между импульсами не накапливаются из-за операции стробирования. В корреляционно-фильтровой схеме в отличие от схемы на рис.

2.12,б накопление происходит не на видеочастоте, а на радиочас. тоте. При этом отпадает надобность в квадратурных каналах и в довольно сложных накопителях с многоотводными линиями задержки. Выход схемы на рис. 216 подключается через амплитудный детектор к пороговому устройству. Однако в этой схеме без потерь обрабатываются лишь импульсы, совпадающие по времени со стробирующими зг р(1), т. е.

корреляционно-фильтровой обработке в отличие от фильтровой не свойственна инвариантность ко времени запаздывания сигнала. Поэтому при корреляционнофильтровой обработке пачки с неизвестным временем запаздыва- 62 уЮ д (г) г(лу х гР л1У)=ВО-ю) гор® Рис 2 16 Структурная схема коррелиционно фильтровой обработки Рис. 2 15 Временные анаграммы коррелицивнно-фильтровой обработки ния потребуется многоканальная система. В то же время в фильтровом обнаружителе (см. рис. 2.12,а), а также в фильтрационно- корреляционном (см. рис.

2.12,б) можно ограничиться одним каналом 'по дальности. При анализе оптималыного обнаружителя когерентной качки радиоимпульоов можно пользоваться полученными ранее расчетными формулами и характеристиками обнаружения для квазидетерминированных сигналов. При этом атод энергией Е нужно но- 63 нимать энергию пачки, равную сумме энергий Л7 радиоимпульсов. Отсюда и из равенства в формуле (53) следует, что на выходе синхронного сумматора (в схеме на рис.

2.12,а) отношение сиг. нал-шум в Л7 раз больше (при одинаковых импульсах), чем на выходе фильтра СФ,. Иначе говоря, синхронное накопление при когерентной обработке повышает отношение сигнал-шум пропорционально числу импульсов в пачке. Некогерентная пачка радиоимпульсов. Как уже отмечалось, в некогерентной пачке начальные фазы высокочастотного заполптения радноимпульсов изменяются случайным о~бразом. Синтезируем оптимальный обнаружитель некогерентной пачки радиоимпульсов, считая амплитуды импульсов известными, а случайные начальные фазы независимыми и распределенными по равномерному закону. В силу статической неза|висимости начальных фаз и независимости шума от импульса к импульсу отношение правдоподобия Л=й Ло (2.83) где Л; — отношение правдоподобия для 1-го им~пульса, которое в рассматриваемой задаче определяется аналогично (67).

Поэтому (2.84) Уг Лл УУ ЮУ па Рис. 2.17. Структурная схема оптимального обиа- ружителя некогерентной пачки радиоимпульсов где Ег — энергия 1-го импульса, а гш — огибающая 1-го радио- импульса на выходе фильтра, согласованного с одиночным радиоимпульоом. Отсюда с учетом (26) ~получаем алгоритм оптимального обнаружения некогеренпной пачки радиоимпульсов в виде 7=1 ~а =г й'е а, Как и при когерентной обработке (см.

рнс. 2.12,а), оптимальный обнаружитель некогерентной пачки радиоимпульсов (рис. 2.17) включает в себя согласованный с одноночным радиоимпульсом фильтр СФ, н синхронный (вообще говоря, весовой) накопитель СН. Однако в рассматриваемом случае они согласно (84) разделены ам~плитуд~ным детектором ЛД.

Необходимость этого физически объясняется тем, что начальные фазы каждого радиоим~пульса неизвестны, поэтому когерентное накопление импульсов невозможно. Оптимальный фильтр СФь согласованный с прямоугольным радиоимпульсом, имеет АЧХ, показа~иную на рис. 2.11,б. На пра~ктике вместо него обычно используют ква~зиаптимальный полосовой фильтр с полосой пропускания А)=я/т„. Значение коэффициента я, при котором обеспечивается ма~ксимальное отноше|ние сигналшум на выходе квазиопти~мального фильтра, равно 1,37 для прямоуголыного импульса и ~прямоугольной частотной характеристики фильтра; прн иапользовании в качестве квазиоптимального фильтра резонансного усилителя значение й изменяется от 0,4 для однокаскадного усилителя до 0,67 для пятикаскадного.

Характеристики

Список файлов книги